NASA çalışması, sınırları aşan ultra parlak X-ışını kaynaklarını açıklamaya yardımcı olur

Ultra parlak X-ışını kaynakları olarak bilinen egzotik kozmik nesneler, güneşten yaklaşık 10 milyon kat daha fazla enerji üretir. Aslında o kadar parlaklar ki, bir nesnenin kütlesine bağlı olarak ne kadar parlak olabileceğine bir sınır koyan Eddington sınırı adı verilen fiziksel bir sınırı aşıyor gibi görünüyorlar. Ultra parlak X-ışını kaynakları (kısaca ULX’ler) düzenli olarak bu sınırı 100 ila 500 kat aşar ve bilim insanlarının kafasını karıştırır.

Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada Astrofizik Dergisi, araştırmacılar, NASA’nın Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi (NuSTAR) ile alınan türünün ilk örneği bir ULX ölçümünü bildirdiler. Bulgu, bu ışık yayıcıların gerçekten de göründükleri kadar parlak olduklarını ve Eddington sınırını aştıklarını doğruluyor. Bir hipotez, bu sınırları aşan parlaklığın ULX’in güçlü manyetik alanlarından kaynaklandığını öne sürüyor. Ancak bilim adamları bu fikri ancak gözlemlerle test edebilirler: Dünya üzerinde şimdiye kadar yapılmış en güçlü mıknatıslardan milyarlarca kat daha güçlü olan ULX manyetik alanları bir laboratuvarda yeniden üretilemez.

sınırı aşmak

Foton adı verilen ışık parçacıkları, karşılaştıkları nesnelere küçük bir itme uygular. ULX gibi bir kozmik nesne, metrekare başına yeterli ışık yayarsa, fotonların dışa doğru itmesi, nesnenin yerçekiminin içe doğru çekilmesine engel olabilir. Bu olduğunda, bir nesne Eddington sınırına ulaşmıştır ve nesneden gelen ışık teorik olarak ona doğru düşen herhangi bir gazı veya diğer malzemeleri itecektir.

Işık yerçekimini aştığında bu geçiş önemlidir, çünkü bir ULX’e düşen malzeme parlaklığının kaynağıdır. Bu, bilim adamlarının kara deliklerde sıklıkla gözlemlediği bir şeydir: Güçlü yerçekimleri başıboş gaz ve tozu çektiğinde, bu malzemeler ısınabilir ve ışık yayabilir. Bilim adamları, ULX’lerin parlak gaz kasalarıyla çevrili kara delikler olması gerektiğini düşünürlerdi.

Ancak 2014’te NuSTAR verileri, M82 X-2 adlı bir ULX’in aslında nötron yıldızı adı verilen daha az kütleli bir nesne olduğunu ortaya çıkardı. Karadelikler gibi, nötron yıldızları da bir yıldız ölüp çöktüğünde, güneşimizin kütlesinden daha fazlasını orta büyüklükte bir şehirden çok da büyük olmayan bir alana sıkıştırdığında oluşur.

Bu inanılmaz yoğunluk aynı zamanda nötron yıldızının yüzeyinde, Dünya yüzeyindeki çekim kuvvetinden yaklaşık 100 trilyon kat daha güçlü bir çekim kuvveti yaratır. Bu yerçekimi tarafından sürüklenen gaz ve diğer maddeler, nötron yıldızının yüzeyine çarptıklarında muazzam bir enerji açığa çıkararak saatte milyonlarca mil hızlanırlar. (Bir nötron yıldızının yüzeyine düşen hatmi, onu bin hidrojen bombasının enerjisiyle vurabilir.) Bu, NuSTAR’ın saptadığı yüksek enerjili X-ışını ışığını üretir.

Son çalışma, 2014 keşfinin merkezindeki aynı ULX’i hedef aldı ve M82 X-2’nin kozmik bir parazit gibi, komşu bir yıldızdan yılda yaklaşık 9 milyar trilyon ton veya yaklaşık 1 1/2 kez çaldığını buldu. Dünya’nın kütlesi. Nötron yıldızının yüzeyine çarpan malzeme miktarını bilen bilim adamları, ULX’in ne kadar parlak olması gerektiğini tahmin edebiliyor ve hesaplamaları, parlaklığının bağımsız ölçümleriyle eşleşiyor. Çalışma, M82 X-2’nin Eddington sınırını aştığını doğruladı.

Yanılsama yok

Bilim adamları daha fazla ULX’in parlaklığını doğrulayabilirlerse, ULX’lerin Eddington sınırını aşmasına gerek kalmadan bu nesnelerin görünen parlaklığını açıklayan kalıcı bir hipotezi bir kenara koyabilirler. Diğer kozmik nesnelerin gözlemlerine dayanan bu hipotez, güçlü rüzgarların ışık kaynağının etrafında içi boş bir koni oluşturduğunu ve emisyonun çoğunu bir yönde yoğunlaştırdığını varsayar. Doğrudan Dünya’ya yöneltilirse, koni bir tür optik yanılsama yaratabilir ve bu da onu ULX’in parlaklık sınırını aşıyormuş gibi yanlış bir şekilde görünmesine neden olabilir.

Bazı ULX’ler için durum bu olsa bile, yeni çalışma tarafından desteklenen alternatif bir hipotez, güçlü manyetik alanların kabaca küresel atomları uzun, lifli şekillere dönüştürdüğünü öne sürüyor. Bu, fotonların atomları uzaklaştırma yeteneğini azaltacak ve sonuçta bir nesnenin olası maksimum parlaklığını artıracaktır.

İtalya’daki Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nün Cagliari Gözlemevi’nden astrofizikçi ve son çalışmanın baş yazarı Matteo Bachetti, “Bu gözlemler, mevcut teknolojiyle Dünya üzerinde asla yeniden üretemeyeceğimiz bu inanılmaz derecede güçlü manyetik alanların etkilerini görmemizi sağlıyor” dedi. . “Astronominin güzelliği burada. Gökyüzünü gözlemleyerek evrenin nasıl çalıştığını araştırma yeteneğimizi genişletiyoruz. Öte yandan, hızlı cevaplar almak için gerçekten deneyler kuramayız; evrenin bize göstermesini beklememiz gerekir. sırlar.”